研究目的
提出并研究聚二甲基硅氧烷(PDMS)基底径向预拉伸的概念,以增强喷墨打印电路的可拉伸性,适用于需要贴合人体等二维表面的应用场景。
研究成果
在27%应变下的径向预拉伸能在径向载荷下提供最佳延展性,直线图案的性能优于马蹄形图案。该方法适用于二维曲率的可穿戴应用,为复杂的曲折图案提供了更简单的替代方案。
研究不足
该研究仅限于特定的预拉伸应变和图案尺寸;尚未充分探索其在微米或纳米尺度上的可扩展性。径向预拉伸技术在均匀施加应变和循环载荷下的耐久性方面可能存在局限性。
1:实验设计与方法选择:
本研究比较了PDMS基底的轴向与径向预拉伸技术。通过喷墨打印沉积导电银线,并在轴向与径向载荷下测试其延展性。
2:样本选择与数据来源:
采用道康宁Sylgard 184制备矩形与圆形PDMS基底,使用银纳米粒子墨水进行打印。
3:实验设备与材料清单:
设备包括富士胶片Dimatix材料打印机DMP-2800、等离子刻蚀机(ZEPTO Diener)、真空烘箱、配备Arduino微控制器的径向拉伸仪及扫描电镜(TESCAN VEGA3)。材料包含PDMS、银墨水(Silverjet DGP-40LT-15C)及丙烯酸模具。
4:等离子刻蚀机(ZEPTO Diener)、真空烘箱、配备Arduino微控制器的径向拉伸仪及扫描电镜(TESCAN VEGA3)。材料包含PDMS、银墨水(Silverjet DGP-40LT-15C)及丙烯酸模具。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:对基底进行轴向或径向预拉伸,经等离子表面处理后打印导电图案,烧结后在载荷下测试断裂应变与电阻。
5:数据分析方法:
当电阻超过1兆欧时记录断裂应变,计算归一化电阻,并通过扫描电镜进行形貌分析。
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获取完整内容-
Silver Nanoparticle Ink
DGP-40LT-15C
Sigma-Aldrich
Conductive ink for printing circuits.
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PDMS
Sylgard 184
Dow Corning
Elastomeric substrate for stretchable circuits.
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Inkjet Printer
DMP-2800
Fujifilm
Depositing conductive silver ink on PDMS substrates using drop-on-demand mode.
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Plasma Etcher
ZEPTO Diener
Diener electronic GmbH
Surface treatment of PDMS to enhance hydrophilicity for better ink adhesion.
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Vacuum Oven
MMM Group
Degasification and curing of PDMS substrates.
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SEM
VEGA3
TESCAN
Analyzing the topography of printed silver patterns.
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